коммерческое строительство

Особое место в мировой архитектуре занимают большепролетные сооружения. С давних времен, возведение подобных объектов относится к особому направлению проектирования и строительства.

Первой в истории человечества большепролетной конструкцией был бетонный купол римского Пантеона (125 г. н. э.) с диаметром основания 43 м. Его классическая ясность и целостность композиции внутреннего пространства, а также величественность художественного образа вызывает повышенный интерес и в наши дни в профессиональной среде. И это не случайно, так как с большепролетными конструктивными системами связана мечта строителей и архитекторов, покорить «пространство…»

Может быть, поэтому, характерным признаком современных городов становятся большепролетные объекты. Промышленные здания, сооружения транспортной инфраструктуры, торговые, складские и спортивные комплексы – сегодня именно та область применения, где функциональные и эстетические свойства большепролетных конструкций проявляются особенно ярко.

История и теория вопроса

Выше уже было отмечено, что большепролетные конструкции появились в давние времена. Кроме уже упомянутого Пантеона в Риме, купольные элементы имели и другие сооружения, например, храм Святой Софии в Стамбуле Айя-София, построенный еще в 537 году во времена Византийской империи – сооружение не только величественное, но и удивительно красивое, имеет купол диаметром 32 м.

С учетом того, что технические возможности в те времена не позволяли строить из камня легкие сооружения, поэтому большепролетные конструкции отличались большой массивностью, а сами здания возводились порой в течение многих десятилетий.

Для перекрытия больших пролетов использовали также и деревянные конструкции. В качестве примера можно привести здание бывшего Манежа в Москве, построенного в 1812 году, в котором пролеты 30 м были перекрыты именно этим материалом.

Развитие черной металлургии в XVIII-XIX вв. дало строителям более прочные материалы, чем камень, дерево – это чугун и сталь. Благодаря этому во второй половине XIX в. большепролетные металлические конструкции получают широкое применение.

Реализации проектов большепролетных сооружений способствовала технология создания железобетонных конструкций. Следует отметить, что ее совершенствование в XX в. привело к появлению тонкостенных пространственных конструкций. Наряду с этим во второй половине прошлого века начали широко применяться висячие покрытия, а также пневматические и стержневые системы.

Нельзя не заметить, что развитие большепролетных конструктивных систем было направлено на повышение качества строительства объектов. Кроме этого, использование этих конструкций позволяет максимально использовать несущие качества материала и получить за счет этого легкие и экономичные покрытия. Эти факторы, особенно важны сегодня, когда уменьшение массы конструкций и сооружений в целом становится определяющим фактором современного строительства. Именно поэтому вполне естественен интерес, который возникает у строителей и архитекторов к большепролетным конструкциям. Что собой представляют эти конструктивные элементы современного строительства?

По мнению экспертов, единого ответа на этот вопрос на сегодняшний день, не существует. Одни специалисты к большепролетным системам относят конструкции пролетом свыше 36 м. Другие к этому типу относят объекты с безопорным покрытием свыше 60 м, но это уже уникальные большепролетные сооружения. К ним относятся также и объекты, имеющие пролеты более 100 м.

Несмотря на отсутствие единого определения, все эксперты согласны с тем, что здания и сооружения с большепролетными конструкциями – это сложные строительные объекты. И все они, как с пролетами свыше 36 м, так и с пролетами более 100 м, имеют повышенный уровень ответственности, а это значит, что все они требуют дополнительных мер безопасности в ходе разработки проекта, строительства и эксплуатации.

Для изготовления большепролетных конструкций используют различные материалы, в том числе древесину, железобетон и металл. Кроме этого большепролетные системы выполняются из специальных тканей, а в отдельных элементах могут применяться тросы и углепластик.

Следует отметить, что при выборе материала для большепролетных конструкций предпочтение отдается тому материалу, который в конкретных условиях строительства наилучшим образом отвечает поставленной задаче.

Большепролетная древесина

Большепролетные клееные деревянные конструкции (БКДК) уже давно используют, например, при возведении аквапарков и крытых бассейнов в Европе. Эти современные строительные конструкции широко применяют и в России. Для изготовления большепролетных конструкций, в том числе криволинейных у нашего соседа работает семь предприятий.

Получить достоверных данных по наличию производства большепролетных клееных деревянных конструкций в Украине при подготовке этого материала не удалось. Это не значит, что такие предприятия отсутствуют. Сегодня в стране деревянные клееные конструкции производят более 10 предприятий. Но их продукция используется для строительства домов, коттеджей, мини-гостиниц и других объектов, которые не относятся к большепролетным сооружениям.

Существует мнение, что деревянные конструкции недолговечны. Действительно при плохом уходе деревянные конструкции могут очень быстро выйти из строя из-за поражения древесины различными грибками и насекомыми. Основное правило для сохранения деревянных конструкций – создание условий для их вентиляции или проветривания. Важно также обеспечить сушку древесины перед ее применением в строительстве.

Улучшение биологической стойкости древесины легко достигается с помощью давно разработанных и освоенных методов пропитки ее различными эффективно действующими антисептиками.

Еще чаще возникают возражения против использования древесины по соображениям пожарной безопасности. Однако соблюдение элементарных правил противопожарной безопасности и надзора за сооружениями, а также использование антипиренов, повышающих огнестойкость древесины, позволяет значительно повысить противопожарные свойства древесины.

Примером применения деревянных клееных балок может быть построенный в 1957 году колледж в Ашленде (штат Орегон, США), где в конструкции покрытия были использованы балки пролетом 40 м, шириной 0,23 м и переменной высотой 1,22-2,03 м, изготовленных из брусков сечением 41х23 мм.

Один из первых проектов, реализованных в России с применением большепролетных клееных деревянных конструкций, – дворец спорта в Архангельске, зал которого перекрыт трехшарнирными клееными арками пролетом 63 метра.

Большепролетный железобетон

Использование сборного железобетона для возведения большепролетных зданий (торгово-развлекательные центры, складские и производственные комплексы) для украинских строителей не новое направление деятельности.

Правда, в последние годы в Украине значительно уменьшилась номенклатура сборных железобетонных изделий, особенно большепролетных предварительно напряженных конструкций. Однако сегодня в непростых экономических условиях, есть надежда, что это направление национального строительного комплекса будет востребовано.

Подобный оптимизм связан с тем, что использование сборных железобетонных конструкций в несколько раз сокращает сроки строительства. Связано это с тем, что элементы сборных железобетонных каркасов изготавливаются на заводе, а на строительной площадке осуществляется только их сборка. Кроме этого, применение сборного железобетонного каркаса в полной мере обеспечивает все требуемые стандарты безопасности.

В целом следует отметить, что сборные железобетонные каркасы по своей экономичности, долговечности и огнестойкости сегодня относятся к наиболее прогрессивным и востребованным строительным конструкциям.

В киевском регионе изготовление элементов сборного железобетонного каркаса освоено на предприятии «Бетон-Комплекс», которое входит в состав промышленно-строительной группы «Ковальская».

За последние пять лет из железобетонных изделий только этого завода построено 15 объектов каркасного типа, в том числе: сеть оптовых торговых центров «Метро КЕШ энд КЕРИ» в Киеве; производственно-складской комплекс «Ист Гейт Логистик» (Киевская обл.); торгово-развлекательный комплекс «Экватор» (Ровно); торгово-складской комплекс ООО «Фалби» (Киевская обл.).

Большепролетный металл

В последнее десятилетие строительство большепролетных металлических зданий росло бурными темпами. Сегодня строительный рынок переживает не лучшие времена. Но даже в сложившейся ситуации, к наиболее оптимальным решениям, с точки зрения качества и сроков строительства, а также возврата инвестиционных ресурсов, по оценкам экспертов, по-прежнему относится технология быстромонтируемых зданий (БМЗ).

Специалисты, работающие в этом сегменте строительства, отмечают, что системы и конструктивные формы большепролетных покрытий очень разнообразны. Здесь возможны балочные, рамные, арочные, висячие, комбинированные, причем как плоские, так и пространственные системы.

Сегодня на украинском рынке большепролетные конструкции есть в ассортименте как украинских производителей полнокомплектных зданий из металлоконструкций

• (АО «Металлист-СМК» (Харьков),
• ОАО «Укрстальконструкция» (Киев),
• ООО «Мастер-Профи» (Днепропетровск) и др.),

так и компаний-импортеров, поставляющих на отечественный рынок подобную продукцию ведущих зарубежных производителей – Astron, Люксембург, Lindab и Llentab Швеция, Ruukki, Финляндия и др.

По оценкам экспертов, большепролетные конструкции из металла находят широкое применение не только в промышленной архитектуре, но и в гражданской. Например, в городе Сумы компания Ruukki реализовала большепролетный проект –

легкоатлетический манеж, размеры которого составляют 60х96х15,6 м. Проектированием и поставкой занималось российское подразделение Ruukki – компания «Руукки Рус», а поставка конструкций осуществлялась с завода Венталл (Калужская обл.).

Будем надеяться, что благодаря большепролетным конструкциям в Украине будет реализован еще не один уникальный объект как промышленного, так и общественного назначения.

Этапы и особенности проектирования

Алла Гулянова, главный инженер ИСК «Каркас», рассматривая этапы и особенности проектирования большепролетных зданий и сооружений, отмечает, что еще до начала этой работы должны быть решены определенные вопросы. В первую очередь заказчику необходимо определиться с выбором площадки для строительства и получить документацию для предпроектной стадии. Далее решается вопрос с выбором организации для проектирования и сопровождения проекта.

После этого проводится работа по выбору конструктивной схемы здания, обеспечению научного сопровождения при обоснованном выборе возведения большепролетного здания или сооружения, увязке всех технологических и инженерных систем для определения передающихся на несущие конструкции нагрузок.

Важная роль в проектировании большепролетных объектов принадлежит выполнению расчетов несущих элементов с учетом работы всех конструкций здания или сооружения, воздействий и всех влияющих на них факторов и разработке мероприятий от возможных аварийных ситуаций в здании с планом эвакуации людей в случае их возникновения.

После прохождения экспертизы на стадии «Проект», разрабатывается рабочая документация. Для снижения вероятности ошибок в принятых решениях важное значение приобретает оценка рабочего проекта независимым экспертом.

Большое внимание при проектировании большепролетных зданий, следует уделять защите от прогрессирующего обрушения, некачественного изготовления фундаментов или монтажа несущих конструкций, воздействия сейсмических и динамических нагрузок.

Кроме этого, необходимо предусматривать препятствия и мероприятия при возникновении возможных аварийных ситуаций на этапе эксплуатации здания (столкновение автотранспорта с несущей колонной, пожары, слив дождевых вод под фундамент и т. д.).

Александр Иванов, инженер-конструктор отдела проектных продаж ЗАО «Руукки Украина», отмечает, что проектирование большепролетных сооружений связанно с большой ответственностью и довольно высокой квалификацией проектировщиков. Именно поэтому за такую работу возьмется не каждая проектная организация. Кроме этого, строительство подобных сооружений может потребовать использование специальной техники и больших ресурсов, которыми на сегодняшний день располагают не многие строительные фирмы.

Юрий Тимошенко, управляющий департаментом маркетинга холдинга «Металлист-СМК», в целом соглашаясь со своими коллегами, отмечает, что при проектировании и строительстве большепролетных объектов, с учетом повышенной металлоемкости их несущих конструкций особое значение приобретают геодезические работы, направленные на определение основных характеристик грунтов (разнообразие подстилающих грунтов, наличие грунтовых вод и т. д.). Именно поэтому особое внимание, по его мнению, должно уделяться нагрузкам на колонны, фундамент, а также на конструкции самого фундамента.

В целом проектирование должно основываться на выборе рациональных конструктивных решений, увязанных с функциональным назначением, архитектурой, методами изготовления и монтажа, условиями эксплуатации. Выдвигаемые идеи должны быть технически и экономически обоснованы.

Очень важно для предупреждения аварийных ситуаций – обеспечение доступа к несущим конструкциям для постоянного мониторинга их состояния в процессе эксплуатации.

К реализованным большепролетным проектам можно отнести объекты, возведенные компанией «Металлист-СМК» с использованием металлоконструкций из гофро-балки (Sin-балки): спортивно-оздоровительный центр в АР Крым с безопорным пролетом 42 м и высотой 12 м и крытый теннисный корт в г. Кременчуге с безопорным пролетом 37,7 м и высотой 11 м.

На безопасности не экономят

Большепролетные сооружения имеют повышенный уровень ответственности. Именно поэтому, по мнению Аллы Гуляновой, стоимость строительства таких объектов нельзя отнести к дешевым, и реализация подобных проектов вызвана в первую очередь технологической необходимостью создания свободного пространства внутри здания или сооружения.

При этом стоимость большепролетных как и других строительных объектов формируется с учетом многих факторов, в том числе: назначения здания (требования к пожарозащите, теплотехнике ограждающих конструкций и т. д.); выбранного места строительства объекта (тип грунта, снеговые и ветровые нагрузки, сейсмичность и т. д.); выбранной конструктивной схемы здания или сооружения и материалов применяемых для фундаментов, каркаса и ограждающих конструкций. Кроме этого, стоимость зависит и от выбранного заказчиком вида сопровождения проекта (комплексный вид услуг «под ключ» от одной организации или привлечения нескольких организаций на разных этапах строительства).

Безусловно, существуют и другие факторы, влияющие на стоимость большепролетных зданий и сооружений на разных этапах строительства, а также в процессе их эксплуатации. Формируя бюджет на создание таких объектов, следует помнить, что большепролетные сооружения должны характеризоваться высокой надежностью, которая может быть достигнута только за счет применения качественных материалов и современных технологий.

Создатели больших пролетов

Вынужденная экономическая «передышка», по оценкам экспертов, скорее всего будет способствовать более эффективной структуризации украинского строительного рынка, в том числе и компаний, занятых в создании большепролетных зданий и сооружений. Сегодня с учетом основной специализации их можно условно разделить на несколько стратегических групп:

• – украинские производители большепролетных металлоконструкций – ОАО «Металлист-СМК» (Харьков), ОАО «Укрстальконструкция» (Киев), ООО «Мастер-Профи» (Днепропетровск) и большепролетных конструкций из сборного железобетона – «Бетон – Комплекс» (Киев) и др.;
• – компании-импортеры, постав­ляющие на украинский рынок полнокомплектные здания из металлоконструкций ведущих зарубежных производителей: инженерно-строительные компании «Каркас» и «АЗБИ» (Astron, Люксембург), ООО «Ллентаб» (Llentab, Швеция), ЗАО «Руукки Украина» (Ruukki, Финляндия) и др.;

Важная роль отводится научно-исследовательским и проектным институтам, которые определяют техническую политику в области строительства большепролетных зданий и сооружении.

В Украине головным научно-исследовательским институтом в решении вопросов проектирования всех видов строительных сооружений, где применяются металлические несущие и ограждающие конструкции является ОАО «УкрНИИпроектстальконструкция им. В. Н. Шимановского».

В интересах большепролетных объектов работает и научно-исследовательский испытательный центр (НИИИЦ) киевского зонального научно-исследовательского и проектного института экспериментального проектирования (КиевЗНИИЭП), который разработал конструкцию и технологию устройства монолитной железобетонной плиты больше пролетного перекрытия, армированной профильным стальным настилом под нагрузки от 400 до 2,5 тыс. кг/м2.

Есть ли перспектива?

Безусловно, есть, отвечают на этот вопрос специалисты ИСК «Каркас». Украина – страна с развивающейся экономикой и многие потребности в объектах самого различного назначения еще не удовлетворены. Недостаточно у нас спортивных и производственных комплексов, ангаров для самолетов, выставочных и развлекательных объектов.

Сложившаяся ситуация в этом сегменте недвижимости в обязательном порядке потребует строительства не только большепролетных, но и уникальных зданий и сооружений не только своим пролетом, а еще и конструктивными решениями, применяемыми материалами и инновационными технологиями.

Николай Бойко

Автор выражает благодарность ИСК «Каркас» и ЗАО «Руукки Украина» за помощь в подготовке материала

МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА